(大唐华银电力股份有限公司金竹山火力发电分公司 冷水江市 417500)
摘要：目前很多的大型汽轮机在运行中都具备阀门管理功能，所以，汽轮机组在设计的过程中可以启动两种阀门运行状态，即单阀门运行和顺阀门运行。由于汽轮机的配汽在运行的过程中，不同的运行方式对机组的安全性都会产生影响。针对600兆瓦汽轮机开展现场试验，针对汽轮机的单阀运行模式和顺阀运行模式进行研究，观察阀门在进行下滑压的时候所呈现出来的运行状态。本论文针对600兆瓦汽轮机配汽特性对轴承温度影响试验展开研究。
关键词：600兆瓦汽轮机；配汽特性；轴承温度；试验研究
前言
600兆瓦汽轮机的阀门运行通常会采用两种运行方式，即单阀门运行方式和顺阀门运行方式，由于阀门的运行方式不同，600兆瓦汽轮机的运行安全性也会受到影响。采用顺阀门运行方式，就是对阀门采用高压调节阀进行调节，其他的阀门就会保持全部开放或者全部关闭的状态，由此而降低了汽流的损耗量，使得600兆瓦汽轮机的机组运行效率有所提高。600兆瓦汽轮机采用顺阀运行。在顺阀的调节级采用多个喷嘴配汽，就可以使得喷嘴组处于进汽状态。由于汽流力处于非对称性，所以，汽流力合力在不能相互抵消的情况下会有剩余的汽流力存在，使得顺阀门的调节级发生了改变。某单位所使用的600兆瓦机组在运行的过程中，当单阀门的运行模式转向顺阀门的运行模式的时候，就会受到各种因素的影响而导致切换困难。因此，需要这对600兆瓦汽轮机配汽特性对轴承温度影响试验展开研究。
一、600兆瓦汽轮机简介
某单位600兆瓦汽轮机的3号机是凝汽式汽轮机，单轴、四缸四排汽、一次中间再热。在汽轮机的主汽门前的蒸汽，额定温度可以达到527摄氏度，额定压力可以达到15.9兆帕，额定流量可以达到每小时1680吨。当汽轮机进入到一次中间再热状态的时候，再热蒸汽温度可以达到526摄氏度，再热压力可以达到3.160兆帕。凝汽器的额定压力为5.78千帕。控制系统所采用的是高压抗燃油系统，关于该系统的阀门配置以及阀门开启顺序见下图。（图1：阀门配置以及阀门开启顺序）
图1 阀门配置以及阀门开启顺序
这个汽轮机的喷嘴为4组，型号是相同的。当额定的参数处于顺时阀门的模式下，当2个阀门全部开放的时候，负荷就可以达到489兆瓦；如果为3个阀门开放，负荷就可以达到615兆瓦；如果4个阀门全部开放的时候，负荷就可以达到670兆瓦.
二、试验设计
本论文的主要研究对象为600兆瓦的汽轮机组，研究机组在单阀门运行方式转换到顺阀门运行方式的时候轴承温度的变化。在进行研究的过程中，针对600兆瓦的汽轮机组处于滑压运行状态下的所存在的两种运行模式进行比较。当负荷保持在额定负荷的一般以上，以600兆瓦的汽轮机组稳定运行达到半个小时的时候，就要见各项参数记录下来，包括蒸汽温度（主热温度和再热温度）、汽缸温度、蒸汽压力、轴向位移、调节级的温度和压力等等。当针对单阀门模式下的机组运行状态进行研究的时候，就要将额定发电量600兆瓦的机组提升为额定发电量600兆瓦，主要的蒸汽滑压界定在11.35兆帕至16.44兆帕之间，温度恒定，维持在530摄氏度。当汽轮机组运行的过程中，平均每50兆瓦都停留半个小时，将整个过程中的各项参数值都记录下来。包括回热系统、辅机系统、汽机凝汽器以及一些附属性设备的运行状况都会保持不变[1]。当处于顺阀门运行状态下，采用同样的方式针对主蒸汽滑参数以及其运行方式进行比较性实验。其中的滑参数会随着汽轮机组的负荷的变化而发生变化。当滑参数处于运行状态的时候，汽轮机的主汽门和调门都会开放，包括汽轮机的温度和汽轮机的压力都会不断地变化着，要对温度和压力进行调节，就要通过调整燃烧器的摆角和风量完成。
三、实验结果
针对600兆瓦汽轮机进行技术改造之后，使得汽轮机的顺阀门的左下方阀门与右上方的阀门同步启动，呈对角线。之后，将右下方的顺阀门和左上方的阀门启动。根据实验结果表明，采用这种阀门启动策略可以使得600兆瓦汽轮机获得良好的运行效果。
（一）顺阀门运行环境下所产生的轴向位移结果
600兆瓦汽轮机在顺阀门运行环境下处于轴向位移状态位移的数值要大于顺阀门运行的位移。比如，600兆瓦汽轮机的3号机运行中，当最大的差值达到400兆瓦的负荷的时候，位移的数值就可以达到0.21毫米。这就说明，转子运行中的推动力是较大的。随着3号机运行中的负荷逐渐增加，轴向位移的数值就会降低，可以达到0.27毫米。当额定负荷达到600兆瓦时，轴向位移的数值就会逐渐降低。如果600兆瓦汽轮机所采用的是多缸机组，各个缸的轴向推动力都会通过轴向位移有所反映。
如果不需要考虑级间存在漏气的问题，一个级所产生的轴向推力为四项推力之和。用公式表示即为：
F=Fyp+Fyl+Fxf+Ftj
其中，
Fyp：叶片轴向力；
Fyl：叶轮压差推力；
Fxf：轴封齿处推力；
Ftj：轴上台阶(若有)压差推力；
由于600兆瓦汽轮机是反动式的机型，在级内所设计的反动度要相对大一些。由于在结构涉及上采用了平衡技术，级内会出现蒸汽做功能力的降低的问题，就意味着汽轮机转化的能量有所降低，导致反动度变化值相对较小。处于顺阀门模式下，调节级的变化相对复杂，末级推力也比较小。随着600兆瓦汽轮机的负荷提升，各缸滑压处于运行状态下，流量就会有所增加，级内的蒸汽做功能力得以重新分配，各个汽轮机的缸轴推力也会有所增加。此时，转子移动的方向即为负推力瓦块素运动的方向。600兆瓦汽轮机处于单阀门运行模式下，就会随着负荷发生变化，轴向位移也趋于平稳状态。
（二）600兆瓦汽轮机运行中调节级的压力变化和温度变化
600兆瓦汽轮机处于两种运行模式下，并不会在压力上存在很大的差别。如果3号机的负荷有所增加，从300兆瓦提升到600兆瓦，调节级的压力就会有所提升，大约可以达到5.97兆帕。如果处于单阀门运行状态，与顺阀门的运行方式先比，调节级的温度要相对高一些。当3号机的负荷为300兆瓦的时候，随着负荷的增加，温度可以达到28.14摄氏度，两种运行模式所存在的差距就会缩小。当3号机的额定负荷已经达到600兆瓦的时候，两种运行模式下的温度差距为5.76摄氏度。随着负荷的提升，凋节级的温度也会有所升高[2]。但是，与顺阀门相比较，单阀门处于运行状态的时候，所出现的温度变化相对平缓。比如，当3号机的负荷有所提升，从300兆瓦提升到600兆瓦，调节级温度也会明显呈现出上升的趋势，温度可以上升大约8.54摄氏度。当处于顺阀门运行状态的时候，随着负荷的提升，调节级温度可以上升大约31.68摄氏度。（图2：3号机阀门的开度与温度的关系）这就意味着，随着机组的负荷增加，调节级的压力也会有所增加，蒸汽做功能力出现了降低。调节级后蒸汽的温度会随着负荷的变化而有所变化。轴承的润滑油与轴承的换热和润滑过程中会相互耦合，既能够产生热传导，也会产生对流换热和热辐射。润滑油温度不会有所变化，轴承的载荷和轴偏心则会变化。处于新的环境条件下，就会与润滑油流产生新的热平衡和滑动平衡，从而达到新的稳定状态。
总结
综上所述，当600兆瓦汽轮机的轴系、配汽特性处于不良状态，通流结构在设计上不符合设计要求的时候，就会导致各种运行问题存在，诸如轴瓦的温度相对较高、轴振缺乏稳定性、汽流机出现振动等各种问题。当这些问题存在的时候，都会不同程度低对600兆瓦汽轮机组的运行产生一定的影响。采用实验的方式进行研究，以对配汽特性对轴承温度的影响进行深入研究。
图2 3号机阀门的开度与温度的关系
参考文献：
[1]黄祥君，郑华兵，苏志刚.核电汽轮机轴承温度偏高原因分析及处理［J］.热力发电，2013（08）：156—158.
[2]张法科.大型汽轮机不同喷嘴配汽方式对轴瓦温度和轴振动的影响［J］.电力建设，2012（10）：67—70.
作者简介：
彭滨、出生年月：1969年8月、 性别：男、 民族：汉族、出生地：湖南省冷水江市、 学历（学位）本科、 职称：工程师、工作（学习）单位：大唐华银电力股份有限公司金竹山火力发电分公司、目前所从事的技术工作或研究方向：汽轮机设备管理。
论文作者:彭滨
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/5
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